繆文泉：服務於燃料電池產品研發的測試評價技術體系研究
2020年10月20日-22日，由國家市場監督管理總局缺陷產品管理中心、浙江清華長三角研究院、中國汽車工程研究院股份有限公司、重慶市合川區人民政府聯合主辦的第三屆中國汽車安全與召回技術論壇在重慶隆重召開。本屆論壇以“智能新能源汽車全產業鏈安全與技術創新”爲主題，匯聚120家政府機構、事業單位、科研院所以及整車和零部件企業等行業翹楚權威論道。其中，在10月21日舉辦的“智能汽車產業鏈安全與技術創新”專題論壇上，上海智能新能源汽車科創功能平臺有限公司總經理繆文泉發表了核心爲《服務於燃料電池產品研發的測試評價技術體系研究》的精彩演講。以下內容爲現場演講實錄：
上海智能新能源汽車科創功能平臺有限公司總經理 繆文泉
今天所有人在談技術，只有我沒有談技術，我就談測試評價的體系怎麼構建。
談到燃料電池，大家第一件事情就說豐田很厲害，但從我的角度上來看，燃料電池第一個要解決的問題是能源的來源問題。大家都知道，氫不是一次能源，它必須通過別的東西轉化，爲什麼我們現在明確看好燃料電池汽車可能進入到市場化的階段，實際上是基於氫可獲取。大家都知道全球都在減排，中國現在做出一個新的承諾，到2060年中國的碳排放、碳綜合零排放，這就對中國來說特別重要，中國現在每千瓦時碳排放好像是60，到了2060年的時候我們要降到10克二氧化碳排放。所以說沒有光伏和風電這樣的可再生能源的產業化，燃料電池產業化沒有能源技術就沒有太大的意義。
從燃料電池的路線圖可以看出，交通領域可能是一個新發的領域。國際氫能委員會預測，2050年氫佔能源消費的18%。大家都知道最近國家部委發了一個燃料電池城市示範的項目，這個項目爲產業化打了強心針。如果每一個申報成功的城市國家最高可以給17.7億，那麼地方一配套加起來就是50多億來支持這個產業。國家目標是2050年佔據汽車總量，爲什麼要建這個體系？因爲開始有市場了，開始有工程化的服務需求了。
從燃料電池來說，很多都在談檢測機構。對於我們來說，我們聚焦在工程測試服務，也就是產品開發過程中的工程測試服務。因此，我們就需要研究燃料電池衰變和壽命關係，在各種工況下奠定性能衰減固化過程是怎麼樣的。燃料電池嚴格來說是新的設計系統，涉及到材料製備方面，這是一個很大的循環，反覆迭代才能做出這樣一個東西。
我們從燃料電池測評體系來說，它的體系與構成包括核心材料與器件再到單體電池，從單體電池到電堆，還有燃料電池發動機和零部件，最後是燃料電池動力汽車，再後面是燃料電池整車等等。
這個圖比較明確地表述出來，我們可以從產業鏈一直到整車會有這樣的過程，堆內零件，堆配件，發動機部件，整車。從材料來說會有哪些測試需求？需要材料跟器件形貌分析的能力。我們歸納一下在納米點的活性包括一些元素的分析，包括三項界面在100納米層面分析三項界面，再往下降催化劑的載體。這是形貌這一塊。同時和形貌所匹配包括電化學特性。電化學總結有三個，催化劑活性和耐久性，塗層耐久性，電流分區，在線阻抗等等。
這個圖把前面的東西羅列了一下，我們可以看看它大概用的技術手段，包括大型的科學儀器等等之類到路演都要看。這樣的觀察實際上主要服務於產品開發。剛纔是一個比較籠統的說法，我們接下來看看電化學材料這一塊我們研究最關注什麼東西，包括我們對納米這個層面的材料驗證與控制，在納米層面我們對這些材料的精密的製備，還有靜態表徵的測試和分析。舉一個例子，比如說膜電極的電化學特性，它的阻抗特性怎麼控制。包括極板、催化劑、質子交換膜的微米、微米塗層和納米界面工藝工程等。從材料往上走，走到單電池，就是標準單電池。我們接下來關心膜電極、標準單電池和電池單元的電化學特性測評。我們在這個地方要把各種材料組成單電池的表料表徵測出來，工作條件也要篩選，比如說我在60度工作，60度工作的時候性能怎麼樣，90度工作性能怎麼樣，我啓停時候怎麼樣，我高速性能是什麼特性，就是把實際工況通過在標準單電池上進行一次演示，確定材料的匹配特性，爲今後電池開發做一個基礎。
從單電池往下就是單元電池，單元電池是電堆的基礎，電堆可能200片，它是其中一片。這些單電池共需要驗證，單電池回過頭來把整個電堆實際情況要進行驗證。從開發電化學角度來說，如果建立完了以後真正做的時候說實在一點就是水道管理，怎麼開始加溼或者怎麼加溼度，產出來的水怎麼排掉。燃料電池一片電池厚度大概是1.3毫米左右，其中有兩片金屬片，兩個氣道，一個水道等等東西要結合在裏面，在這麼大面積裏面所以它的流場是需要驗證的。
單池到短堆的時候。現在有些雙級板成型以後，有些說電鍍20層，所以這極電鍍很難的，雙極板一般是0.5毫米以下，我們現在知道有最新雙級板可能做得更薄，對於燃料電池來說每一個平方釐米電流是一定的，下來要區分的是什麼？就是我們剛纔說的厚度。短堆這邊要把完整的控制機理做出來。功能驗證，零部件條件敏感性要做測試，比如說加工一致性檢驗，工況適應性和耐久性研究。
我們這裏有不同工況，有不同溫度，通過這樣的機理我們在多物理、多尺度地去分析燃料電池電堆，同時爲加速老化做試驗。燃料電池耐久性如果沒有加工試驗，加工試驗在不同溫度條件下，不同的近期壓力和背壓等等使用條件環境下進行試驗。
再後面就是發動機和動力系統，這個地方包括關鍵部件和子系統。燃料電池說白了一句話就相當於充電寶，車上有一個鋰電池，鋰電池是以化學能力方式存儲在裏面，燃料電池就放在旁邊，跟發動機一樣，發動機轉起來處理它把氫放進去。我們也可以理解爲複合電源，最後是動力系統。動力系統對於燃料電池要求特性比較高。在動力系統的時候它需要有技術驗證、匹配設計、模式控制、驅動控制等等，所以它要構成這樣的循環。
接下來是整車。剛纔說了那麼多東西，跟法規論證沒有什麼關係，全部是和服務開發的關係。我們從產品角度來看，從道路車輛法規論證這個維度來看，燃料電池涉及兩個方面，一個《公告》，一個是CCC，但是從市場產品監管論證來看可能涉及到缺陷產品召回管理。我們把前面東西理一下，包括安全性、能耗、動力性、電池兼容包括NVH。我們希望通過前面提煉出一些基於材料的研究方法，這個在全世界是通行的，只不過他們不作爲法規，美國、日本、歐洲都有一整套產品開發過程當中測試零件需求。
接下來介紹一下我現在的單位。我原來在機動車檢測中心(上海)，工作了33年，現在在新單位，上海智能新能源汽車科創平臺。這個單位主要是政府投資，政府給了5.5億來做的。上海科創代表政府來監管，就這樣一件事。我們是本着“存量共享、增量補缺”的原則建立起來的。
由於時間關係，我說得可能邏輯性不是太強，就跟大家分享這麼多，謝謝各位！
(注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱，或存紕漏，敬請諒解)
